智能温控风扇设计

智能温控风扇设计（共6篇）

智能温控风扇设计 篇1

摘要：文章设计了一种基于单片机温控智能风扇, 利用DS18B20进行温度检测, 采用STC89C52单片机控制风扇转速和半导体制冷片制冷, 具有随外界温度变化自动调节风扇转速, 降低环境温度的功能。

关键词：STC89C52,DS18B20,风扇调速,制冷片

引言

温控智能风扇可以感知环境温度, 自动调节风扇的转速, 半导体制冷片制冷, 达到调节环境温度的功能。该风扇有两个档位, 高速档:当环境温度高于设置温度时, 制冷片工作, 转速加快;低速档:当环境温度低于设置温度时, 制冷片不工作, 转速降低。该风扇性能优良, 可应用于实际生活。

1 系统概述

该风扇以STC89C52单片机为核心, 通过DS18B20对环境温度进行检测, 利用LCD1602显示当前温度, 半导体制冷片制冷进行温度调节, 从而实现了风扇随外界温度智能调速以及降低环境温度功能。

该系统包括控制模块、温度检测模块、显示模块、制冷模块、风扇调速控制模块、电源模块等。系统框图如图1所示。

2 硬件设计

硬件设计主要包括控制模块、温度检测模块、显示模块、制冷模块、风扇调速控制模块、电源模块的电路设计。

2.1 控制模块

单片机作为该系统的核心部件, 采用STC89C52单片机, 控制LCD1602显示, 接收DS18B20采集到的温度来控制风扇调速和制冷片工作。

2.2 温度检测模块

该系统采用DS18B20温度传感器, DS18B20抗干扰能力强, 精度高, 可以全数字温度转换及输出, 检测温度范围为-55℃~+125℃, 温度信息经过单线接口送入或送出, 使用方便。

2.3 显示模块

该系统采用LCD1602显示模块, 单片机的P0口连接LCD1602数据端, P3.5、P3.6、P3.7连LCD1602的使能端和控制端。

2.4 制冷模块

制冷片采用电流换能型半导体制冷片, 它的主要功能是当外界温度高于设定温度上限时制冷。电路如图2所示。

2.5 风扇调速控制模块

风扇调速是根据外界温度与设定温度比较进行调速的。当外界温度高于设定温度时, 风扇高速运行, 外界温度低于设定温度时, 风扇低速运行。电路如图3所示。

2.6 电源模块模块

为了使制冷效果好, 选用了TEC4-12705型半导体制冷片, 其工作电压和电流分别为12V5A。市电降压选用次级电压30V电流5A的变压器, 降压后经D1~D4整流, C1、C2滤波, 然后由LM7805为大功率三极管2N3773基极提供基准参考电压。LM7805的公共端外加稳压管ZD1作偏置电压, 使稳压器输出12V5A直流电源。

当电路故障引起输出电压超过15V时, 因R1上的压降使晶闸管单向可控硅SCR触发导通, 此时电路中的熔丝F熔断, 稳压电源无输出而得到保护。

3 软件设计

本系统采用C语言编程, 主程序实现温度检测和显示、风扇转速调节、制冷片制冷控制等功能。主程序流程图如图4所示。

4 结束语

本系统以STC89C52单片机为控制核心, 实现了风扇自动调节风扇转速, 降低环境温度功能。利用单片机实现的智能温控风扇, 性能可靠, 成本较低, 适合大众消费, 有重要的应用价值。

参考文献

[1]郭天祥.新概念51单片机C语言教程:入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京:电子工业出版社, 2009.

[2]康华光.电子技术基础 (模拟部分) [M].北京:高等教育出版社, 2006.

[3]沈任元, 吴勇.常用电子元器件简明手册[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[4]谭浩强.C程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

智能温控风扇设计 篇2

近年来,随着人们生活及科技水平的不断提高,家用电器在款式、功能等方面日益求精,并朝着健康、安全、多功能、节能等方向发展。电风扇由于价格低廉而且相对省电,安装和使用方便,在中国大部分人口的农村地区依旧使用电风扇作为降温防暑设备。但是目前市场上的电风扇多半是采用全硬件电路实现,存在着电路复杂、功能单一等局限性,因此有必要对现有的控制器进行改进。本文设计了一套温控智能风扇控制系统,当温度高于25 ℃时,自动开启电风扇;低于25 ℃时,自动关闭电风扇。还可在软件中设置温度限值,并显示实时温度,实践证明该系统成本低,可靠性高,实现弱电控制强电,有较高应用价值。

1 系统硬件设计

本系统由集成数字温度传感器DS18B20、单片机AT89C51、LCD1602、继电器及一些外围器件组成。硬件电路中DS18B20进行温度采集,把采集到的温度通过P2.2口送到单片机中进行判断,根据判断的结果控制其引脚P1.6输出高电平或低电平,从而控制继电器线圈中能否有电流经过,达到控制电风扇转动或者停止的目的。同时将温度显示在LCD1602上,当温度高于35 ℃或低于0 ℃时,发出声音报警[1]。系统结构框图如图1所示。

1.1 单片机AT89C51

AT89C51是一种带4 KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器[2],为很多嵌入式控制系统提供了一种高性价比的方案。它的外部引脚多,程序存储容量大,同时也具有内部定时、计数和全双工串口。AT89С51具有体积小,重量轻,抗干扰能力强,对环境要求不高,价格低廉,可靠性高,灵活性好等特点[3,4]。

1.2 温度检测显示电路

DS18B20是Dallas半导体公司开发的世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器,其测温范围为-55~+125 ℃,可编程的9~12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.062 5 ℃。被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。工作电压支持3~5.5 V的电压范围,即可在远端引入,也可采用寄生电源的方式产生[3]。DS18B20还支持“一线总线”接口,多个DS18B20可以并联到3根或3根以上线上,CPU只需1根端口线就能与诸多DS18B20通信,占用微处理器的端口少,可节省大量的引线和逻辑电路,还有存储用户定义报警温度等功能[5,6]。

在系统中,DS18B20的DQ端接AT89C51的P2.2口,单片机通过此口接收DS18B20检测的实时温度数据,经过分析和处理交由LCD1602显示。

1.3 继电器电路

继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统和被控系统,通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”[1]。单片机是弱电器件,一般情况下它的工作电压为5 V,电风扇的工作电压为220 V,属于强电,继电器可实现弱电控制强电。具体电路如图2所示,继电器由相应的三极管Q31来驱动,当温度过高时,单片机P1.6口输出高电平,三极管Q31处于放大导通状态,继电器线圈有电流经过,常开触点闭合,电路接通,电风扇开始转动。当温度过低时,单片机P1.6口输出低电平,三极管Q31处于截止状态,继电器线圈中没有电流经过,常开触点保持原断开状态,电风扇不能转动。继电器线圈两端反相并联的二极管起到吸收反向电动势的功能,保护相应的驱动三极管。发光二极管D31起到指示电风扇开启和关闭的作用。本系统采用继电器开启和关闭,动作敏捷且无误差,达到了智能控制的要求。

2 系统软件设计

本系统程序设计用C语言来完成[7],并由Keil软件进行调试和编辑。系统流程图如图3所示。

3 结 语

本系统以单片机AT89C51为控制核心,实现由温度对电风扇开启和关闭的智能控制,以及温度的实时显示。利用单片机实现的智能温控电风扇系统,性能可靠,成本较低,适合大众消费,有重要应用价值。本系统的电路和程序稍作修改,还可以实现其他一些功能,比如大棚温度控制、电动机温度检测、自动定时闹钟、家庭电器自动控制系统等,系统移植性强。

参考文献

[1]张兆朋.基于AT89S52单片机的自动温控电风扇设计[J].现代电子技术,2009,32(3):108-110.

[2]黄保瑞,贾之豪,邵婷婷.基于AT89C51单片机的温度测控系统设计[J].现代电子技术,2011,34(6):142-143.

[3]吕胜杰,霍淑艳.基于DS1820的单总线多点测温技术[J].现代电子技术,2011,34(2):185-187.

[4]詹新生,张江伟.基于AT89C51的数控直流电压源的设计[J].现代电子技术,2008,31(19):107-109.

[5]张越,张炎,赵延军.基于DS18B20温度传感器的数字温度计[J].微电子学,2007,37(5):709-711.

[6]徐文进.智能温度传感器DS18B20在多路测温中的应用[J].现代电子技术,2004,27(22):3-4.

[7]明德刚.DS18B20在单片机温控系统中的应用[J].贵州大学学报,2006,23(1):106-110.

[8]陈富忠,温桂琴.智能温控调速风扇的设计[J].上海机电学院学报,2009,12(4):297-300.

[9]张俊谟.单片机中级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

智能温控风扇设计 篇3

关键词：温控,风扇,单片机

1引言

夏日炎炎, 空调和风扇是家具必备的降温良药, 但有时会因为晚上温差变化太大而我们又睡的太沉导致风扇开太大而感冒, 或者开太小而被热醒。笔者到市场买今年新出的风扇, 花样百出, 有三扇改五扇的, 有遥控的, 唯独没有找到根据温度大小自动调节风力, 而价格又增加不太多的风扇。于是笔者在这里提供一种低成本的可根据温度大小自动调节风力的设计方案, 可供风扇设计厂家参考, 或者喜欢DIY的电子爱好者借鉴。

下文将从设计原理, 结构组成, 电路原理以及具体的实现方法给大家进行介绍。

2设计原理和结构组成

根据现有的风扇不需要做修改, 只是增加一个单片机最小系统, 外面连接一个温度传感器, 例如DS18B20, 通过温度传感器检测到室温多少, 然后单片机接收到该温度信号后进行简单的开关动作, 根据现有的风扇有几个档设定几个开关动作信号, 并联到风扇的开关接口, 可实现根据室温调节风扇的不同档风力。具体结构框图如图1:

温度采集模块可采用DALLAS公司生产的DS18B20, 该器件比较常用, 性能稳定可靠, 精度高, 性价比很高, 芯片的引脚如图2:

它只有三个引脚, 一个接电源, 一个接地, 另一个是温度信号输出端连接到单片机, 电路设计简单, 软件代码也很好编写, 时序如下:

主机使用时间隙 (time slots) 来读写DSl820的数据位和写命令字的位, 主机总线to时刻发送一复位脉冲 (最短为480us的低电平信号) , 接着在tl时刻释放总线并进入接收状态DSl820在检测到总线的上升沿之后等待15-60us, 接着DS1820在t2时刻发出存在脉冲 (低电平持续60-240 us) 。

程序代码见附件1, 可供参考。

该模块设计时的注意事项:要把温度传感器安装在远离电机的位置, 避免电机发热太厉害还有电机干扰, 同时系统调试时要测试一下实测的温度和实际室温的差别, 然后通过软件进行补偿。

3电路原理和实现方法

电路图3如下:

其中从风扇中取出一路弱电连接到J1, 再经过U3芯片稳压到+5Vdc, 以供整个系统的电源用, 该系统用电不超过0.5W, 不需要给U3加散热片。单片机U1和复位电路, 晶振电路组成一个最小系统, 通过读取P10的传感器传过来的信号得到当前的温度, 显示在U4的数码管上 (数码管也可以换成液晶屏或者简化掉) , 然后根据设定的温度使P11、P12、P13、P14中一档输出低电平, 连接到J2, J2并联到风扇的键盘按键, 从而控制风扇的风力调节。该系统通过S6/S7作为温度阀值设定按键, 通过该按键可设定温度阀值, 存储到单片机的EEPROM中, 从而实现了单片机的温度控制。

4结语

本文通过在普通的风扇接入一个单片机温控系统即可升级为智能温控风扇, 升级原理简单可靠, 只需要增加十多元的成本就能实现温控的功能, 系统简单可靠, 又能是风扇更加满足消费者的需求, 减少因为晚上风扇开的太大或太小而影响睡眠甚者因着凉而生病, 是风扇新功能开发中的一个亮点。

参考文献

[1]苏家健, 曹柏荣, 汪志锋.单片机原理及应用技术[M].高等教育出版社, 2004.

[2]马云峰.单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].现代电子技术, 2007.

基于单片机控制的智能温控风扇 篇4

关键词：温度,DS18B20,单片机

前言

随着单片机在各个领域的广泛应用, 用单片机作控制的温度控制系统也应运产生, 比如用单片机控制直流电机随环境温度变化而改变转速的装置, 例如:笔记本电脑上的智能CPU风扇, 当CPU温度超过一定标准时, CPU风扇会加速运转, 且随着温度的升高转速不断的变快。受此启发, 在目前的电风扇中, 对其进行改造, 设计智能温控电风扇, 当环境温度超过25度时, 自动启动风扇运转, 并且随着温度的升高而加速。达环境温度达到35度时, 电风扇全速运转。本装置采用单片机模仿CPU风扇的温控部分, 用数码管完成温度实时动态显示。

电路功能主要体现在以下方面:

1.温控风扇包含了8051系列单片机的最小应用系统, 同时在此基础上扩展了一些实用性强的外围电路。

2.通过数码实时动态显示。

3.采用了温度采集元件DS18B20, 电路简单并且高效采集温度信息。

4.运用编程的方法使单片机随温度变化对PWM信号进行调制, 从而改变电机的转速。

1 整体方案设计

本设计的整体思路是:利用DS18B20温度传感器直接输出数字温度信号给单片机进行处理, 在数码管上显示当前环境温度值。同时由PWM脉宽调制来改变电机的转速。总体结构框

如图1所示:

2 单元模块设计

系统主要部件包括DS18B20温度传感器、STC89C52单片机系统、数码管显示电路、电机驱动电路。

(1) .温度采集电路设计。DS18B20温度传感是由DALLAS (达拉斯) 公司生产的。可以把温度信号直接转换成串行数据信号供单片机使用, 而且硬件开销很低, 抗干扰能力强, 精度高。DS18B20信息仅需要单总线数据通信, 使用非常方便。

DS18B20其管脚有三个端, 其中DQ为数字信号端, GND为电源地, VDD为电源输入端。对DS18B20进行读写编程时, 必须保证读写时的时序, 否则将无法读取温度结果。主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤:每一次读写前都要对DS18B20进行复位, 复位完成后发送一条ROM指令, 最后发送RAM指令, 这样才能对DS18B20进行预定的操作。

(2) .数码管显示电路。数码管显示电路采用两位共阳极数码管进行显示。将实时温度信号转换成七段码, 通过查表的方式显示送P0口输出。采动态扫描方式, 先送个位段码, 打开个位, 10MS后关个位, 送十位段码, 打开十位。利用人眼视角暂停现象进行动态扫描。电路如图2所示。

(3) .电机调速电路的设计。电机调速电路采用直流电机专用芯片L298进行驱动, 单片机在温度信号的控制下输出占空比可调的PWM脉冲信号送入L298的10脚, 而电机的正反转是由5脚和7脚的电平高低来决定, 当A=0, B=1时, 电机正转, 而A=1, B=0时, A=0, B=0时电机停转。而PWM脉冲信号的占空比则决定了电机的转速。电路设计如下:

26度与34度时的PWM波形。可以看出26时占空比只有10%, 而34度时占空比为80%。

3 程序设置

软件设计主要分为主程序、温度读取子程序、显示子程序、输出控制子程序。温度读取子程序完成对温度传感器数据的读取及数据换算, 显示子程序主要是显示当前温度值;输出控制子程序则根据温度的数值完成对输出口的控制。程序流程图如图下。

结论:本系统以单片机为控制核心, 实现了根据环境温度调节不同的电机转速, 在一定范围能能实现转速的连续调节, 并通过数码管显示环境温度, 能通过温度的变化从而改变电机转速。在调速系统硬件中, 由于H桥式90系列三极管的驱动能力较低, 可能无法驱动12V的直流电机, 系统设计时候采用了L298驱动直流电机, 起到很好调节转速的效果。

本系统设计可推广到各种电动机的控制系统中, 实现电动机的转速调节。在生产生活中, 可用于简单的日常风扇的智能控制, 针对体弱, 老少年人群及温差较大的地区较为适宜, 为生活带来便利;在工业生产中, 可以改变不同的输入信号, 实现对不同信号输入控制电机的转速, 进而实现生产自动化, 如在电力系统中可以根据不同的负荷得到不同的电压信号, 再由电压信号调节不同的发电机转速, 进而调节发电量, 实现电力系统的自动化调度。综上所述, 该系统的设计和研究具在社会生产和生活中具有重要地位。

参考文献

智能温控风扇设计 篇5

目前绝大多数楼宇风扇和电灯在使用时都是由人员手动操作, 当天气闷热时由楼宇内的人员手动开启风扇和选调风速, 当灯光不足或在上楼梯时手动开启电灯, 常常会由于人员的疏忽在人离开之后忘记关闭设备而导致用电的浪费。在本系统设计中, 考虑采用单片机为控制器, 以热释人体红外和温度传感系统来检测室内有无人员以及室内温度, 设计一个智能温控风扇及照明控制系统, 可以实时调节和控制室内的风扇和灯光的照明, 从而达到智能控制和节能的目的。

1系统总体设计

系统方框图如图1所示。通过51单片机和热释人体红外来检测区域内是否有人, 如有人再检测其温度和光度是否需开启风扇和灯光并且实现该调在哪个档位, 并由指示灯显示档位, 用数码管显示室温。最后用蜂鸣器作为报警源, 如果启动报警模式, 当检测到其区域内有人就会发出报警信号, 当温度超过一定范围内也启动长鸣报警声。

2系统硬件设计

2.1热释人体红外模块

人体红外感应模块电路主要由人体被动红外探头、菲涅尔透镜、专用芯片BISS0001组成。当有人出现在它的探测区, 传感器便能探测到信号并把信号传给单片机, 单片机再根据实际情况是否该开启器件设备或让房间的电器设备处于一种可开启状态。关于走廊及洗手间用灯情况, 当晚上有人经过时, 人体红外感应到人便开启走廊用灯或者洗手间用灯。热释人体红外模块电路如图2所示。

电路中运用了热释红外专用芯片BISS0001。BISS0001是由运算放大器、电压比较器、状态控制器、延迟时间定时器以及封锁时间定时器等构成的数模混合专用集成电路。如图2所示, 当人体辐射的红外线通过菲涅尔透镜被聚焦在热释电红外传感器的探测元上时, 电路中的传感器将输出电压信号, 然后使该信号先通过一个由C1、C2、R1、R2组成的带通滤波器, 该滤波器的上限截止频率为16 Hz, 下限截止频率为0.16 Hz。

由于热释电红外传感器输出的探测信号电压十分微弱 (通常仅有1 mV左右) , 而且是一个变化的信号, 同时菲涅尔透镜的作用又使输出信号电压呈脉冲形式 (脉冲电压的频率由被测物体的移动速度决定, 通常为0.1 Hz～10 Hz左右) , 所以应对热释红外传感器输出的电压信号通过运算放大器OP1和OP2进行二级放大。再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后, 检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器。

输出信号Vo接单片机以便检测, 当有人时便输出5 V高电平, 当人离开之后延时一段时间后便复位为0 V以便主控制电路的控制。电路设计让芯片处于可重复触发状态以便适合教室的实际情况。重复触发其工作过程: 可重复触发工作方式下在Vc=“1”、A=“1”时, Vs可重复触发Vo为有效状态, 并可促使Vo在Tx周期内一直保持有效状态。在Tx时间内, 只要Vs发生上跳变, 则Vo将从Vs上跳变时刻起继续延长一个Tx周期;若Vs保持为“1”状态, 则Vo一直保持有效状态;若Vs保持为“0”状态, 则在Tx周期结束后Vo恢复为无效状态, 并且, 同样在封锁时间Ti时间内, 任何Vs的变化都不能触发Vo为有效状态。

2.2可调光光管控制模块

本模块主要由光敏传感电路、数模转换模块及室内LED灯几部分组成。利用一个光敏二极管和一个100 k的电阻, 共五组并联连接接入5 V电压, 分别引出五条线路接至ADC0809芯片的IN3～IN7通道 (见图3) , 通过光敏二极管检测教室的光照亮度, 根据光敏二极管特性, 遇光照时, 阻值会明显减少, 随着光度的减少, 光敏二极管的阻值会逐渐增大的原理, 那么每个光敏二极管分压得到的不同电压值 (即模拟量) , 通过ADC0809模数转换检测到它们输出的模拟量, 通过ADC0809芯片的IN3～IN7端口, 转化成数字量, D0～D7作为数据输出端口, 连接至单片机的P0口进行数据的处理。

灯管亮度分为四个档位 (以最佳光度为准, 不影响人的眼睛为前提) :

1档: 检测到室内光线充足时, 开启中间一盏LED灯, 此时房间灯管亮度为最低。

2档: 检测到室内光线不充足时, 同时开启中间一排三盏LED灯管, 此时教室灯管亮度为适中。

3档: 此时检测到室内光线明显不足, 同时开启四盏LED灯管, 此时教室灯管亮度为较大。

4档: 此时检测到教室内光线很暗, 同时开启五盏LED灯管, 此时教室灯管亮度为最大。

2.3温度控制风扇转速 (及空调制冷温度) 模块

利用单片机的P1.3口控制DS18B20, 将实时采集到的温度与单片机软件设置的数值做对比, 并用P1.7口控制三极管8550的导通和截止, 实现了用PWM控制电机的转速, 让风扇在不同的温度下有不同的档位的变化, 系统中LED1, LED2, LED3分别是第一档、第二档、第三档风速的显示标志。

2.4温度显示模块

本模块使用74HC595作为数码的段选驱动, 用两个P3.2、P3.1口作为数码管的位选, 74HC595使移位寄存器具有串行输入、并行输出的作用, 只要三个I/O 口就可以控制它。通过P1.4作为数据串行输入控制端, P1.5作为串行输入时钟控制端, P1.6作为并行输出锁存控制端。整个模块用了五个I/O来控制其温度传感器的温度显示。

2.5报警模块

本模块用一个8550三极管PNP作为蜂鸣器的驱动, 当b极低电平时三极管导通蜂鸣器的负极接到地, 蜂鸣器工作发出声音。当b极为高电平时三极管不导通, 蜂鸣器不工作。b极连接一个开关作为报警模式的启动与关闭切换。通过单片机的P2.7口控制其发出报警声音, 当有小偷入侵时蜂鸣器发出连续的报警声, 当温度太高或发生火灾时蜂鸣器长鸣以提醒楼宇人员。

3系统软件设计

本软件系统分为光度采集模块、人体感应模块和温控风扇模块三部分, 流程图如图4所示。

3.1光度采集模块的软件设计

通过ADC0809的芯片引脚介绍可以知道ADC0809的CLK时钟端口, 需要由外界提供, 使用频率为500 kHz的一个时钟信号。单片机晶振频率为12 MHz, 那么单片机的ALE端口输出脉冲为它的1/6为2 MHz, 同时利用74LS112触发器, 可将2 MHz四分频得到一个输出约为500 kHz的频率, 提供给ADC0809的CLK端口。由ADC0809的EOC端口知道, EOC=0, 正在进行转换;EOC=1, 转换结束, 所以使用查询方式, 等待查询EOC端口一旦转换结束, 通知单片机, 倘若转换结束, ADC0809的D7～D0数据输出信号至单片机的P0的I/0口。

3.2人体感应模块的软件设计

由于人体感应模块的硬件电路设计的接口只有一个跟单片机通讯, 当有触发时为高电平, 不触发的时候为低电平, 所以在软件设计中可以用两种方法, 第一种是中断方式, 需加反相器处理, 因为单片机的外部中断为低电平触发或者下降沿触发;第二种是查询法, 通过单片机I/O口查寻接口的电平即可。为了降低成本, 本系统用了查询法。

3.3温度控制风扇模块的软件设计

由于采用了DS18B20单总线的通讯协议方式, 所以软件模块主要通过操作单片机I/O口的高低电平遵循芯片的通讯时序图来操作, 具体参考附件的DS18B20.H头文件的软件设计。通过P1.3口数据传输到单片机内部进行数据的处理, 然后作为风扇风速档次的选择。风扇的风速通过调制不同的PWM来控制, 通过拉高拉低IO口电平来控制三极管的导通与截止控制风扇的转速。

4总结

采用单片机为控制器, 用热释人体红外和温度传感系统来检测室内有无人员及室内温度, 设计了一个智能温控风扇及照明控制系统。该系统可以根据室内的温度来实时自动控制风扇的开关及风扇的档位;并且根据室内的光线和是否有人来控制灯管的照明;用蜂鸣器作为报警源, 如果启动报警模式, 当检测到其区域内有人就会发出报警信号, 当温度超过一定范围也启动长鸣报警声。能够达到智能控制和节能以及安防的目的, 尤其适用于学校教室、图书馆、楼道照明灯场所。

参考文献

[1]阎石.数字电子技术基础[M].第5版.北京:高等教育出版社, 2007.

[2]华成英, 童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[3]求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册[M].北京:人民邮电出版社, 2006.

一种简易PWM温控风扇电路设计 篇6

目前常用的有风冷、热管、水冷等散热方式,散热效果是按水冷,热管,风冷递减。由于热管和水冷工艺复杂、造价高等原因,一般在中小型设备中都采用风冷方式。风冷主要是通过风扇,散热片等将热量传至周围环境(最终还是通过空气散热的),达到散热的目的。风冷的优点是结构简单,价格低廉(比较其它散热方法),安全可靠、技术成熟。其缺点是有噪音,风扇寿命有时间限制等。现在市场上采用风冷散热的产品,一般是开机时其散热风扇基本上就运转,在开机整个过程中都是高速运转的。而实际上大部分设备都存在间歇工作或负荷变化的特点,在不接通负载或负载较轻松时,可能不需要风扇工作或者全速工作,仅靠散热片或者风扇低速运转就可以满足散热需求。有些设备中虽也考虑到这一点,增加了温度开关电路,当达到某个温度时风扇全速运转,低于某个温度时风扇停止。虽然部分解决了风扇空转、降低了噪声,但过于简单,并不能有效解决温度高低与风扇转速大小的问题。

为了有效的解决散热问题,尽量减少散热风扇的不必要的运转,本文基于PWM调速原理设计了一种温控电路。该电路采用NE555时基集成电路产生三角调制波,由NTC负温度系数热敏电阻产生随温度变化的调制电压信号,三角波和调制电压通过比较器产生脉宽可调的PWM脉宽调制波,然后驱动MOS功率管控制风扇的转速,实现对风扇转速的连续调节。原理如图1所示。

图中,由U1(NE555)、D2、R2、R3和C2等组成三角波产生电路,其三角波的频率由R2、R3和C2的值决定,根据图中的参数可计算出其震荡频率大概是20KHz,在测试点T1测量的波形如图2所示。

图1中电位器W1和热敏电阻RT1组成的电路实现了温度到电压的转换,测试点T2处的电压是由电阻分压原理得到的,由10K NTC热敏电阻的参数表可以计算出各个温度值时对应的电压值,获得电压和温度之间的关系。

PWM脉宽调制波是由单片比较器U2(LM311)产生。三角波信号进入比较器的正端输入脚,温度转换的调制电压信号进入比较器的负端输入脚,这样在U2的7脚就得到PWM方波如图3所示。根据三角波顶角与底角的电压值,可以设计温度电阻的分压电路,完成温度与PWM占空比(对应着风扇转速)的关系。图中电位器W1用来调节电阻分压比,来改变温度与转速的关系。

本文利用几个简单的元器件,巧妙地实现了对散热风扇的转速控制,避免了风扇在低温时不必要的转动,有效地减少了不必要的运转噪声。该电路成本低,结构简单,已得到成功应用。

参考文献

[1]周志敏,纪爱华等.热敏电阻及其应用电路[M].北京:中国电力出版社,2012.

[2]肖景和.555集成电路应用精粹[M].北京:人民邮电出版社,2007.

[3]孙立志.PWM与数字化电动机控制技术应用[M].北京:中国电力出版社,2008.

[4]李宏.MOSFET、IGBT驱动集成电路及应用[M].北京:科学出版社,2013.